贵州省安龙县戈塘镇矿山矿层对比分析与稳定性评价

文转坤

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局五总队，贵州 安顺 561000）

矿山安全事故的发生是制约矿山生产的关键问题，随着科学技术的发展和矿山生产企业发展战略的调整优化，近些年我国矿山生产安全形势明显改善。但是据相关调查数据显示，矿山安全事故造成的人员伤亡数量仍占榜首。对此，需对矿层进行对比分析，对稳定性进行评价，充分掌握可开采矿山资源的分布状态以及地质地层运动规律。在此类工作中，要想提高评估结果的准确性，需注重参数的确定和方法的选择，下文对此进行详细分析。

1 项目概况

安龙县戈塘镇矿山由原安龙县戈塘双福矿山、宏田矿山整合扩界而成，原采矿证矿区面积5.6607km2，开采标高+1575m～+1000m，生产规模为30万吨/年。可采矿层为较稳定型，构造复杂程度简单。水文地质勘查类型为第二类第二型,水文地质条件为中等；工程地质勘探类型为第三类中等型，工程地质条件为中等；环境条件复杂程度为中等类型。开采技术条件为中等复杂。

井田为二叠系上统龙潭组（P3l），厚295.05m～351.10m，平均厚325.23m。含矿6～14层，矿层总厚度约3.46m～7.44m，含矿系数1.06～2.29，平均1.66。井田内含可采矿层3层，其中K2矿层全层厚度0.80m～1.92m，平均厚1.39m，矿层结构较简单，全区可采；K3矿层采用厚度0.80m～1.23m，平均厚0.97m，矿层结构较简单，局部可采；K7矿层可采厚度0.82m～2.84m，平均厚1.49m，矿层结构较简单，大部可采。

2 矿层对比分析

当前矿层对比方法较多，常用的有采用标志层法、层间距法、矿岩层组合（岩性）法、古生物组合法、测井曲线物性特征法、矿层特征等。在实际工作中，岩性方面选择厚度较稳定的灰岩作为标志层；在物性特征（测井曲线）方面主要依据电阻率、自然伽玛等物性参数及测井曲线幅值异常、测井曲线形态异常及其特殊形态组合关系对比矿层；在矿层自身特征方面依据矿层的厚度、结构、矿质及矿层组合关系对比矿层。本文所述案例主要采用了标志层法、层间距法。

2.1 对比方法

井田内矿层对比方法采用标志层法，辅以层间距法、矿层物性特征进行矿层综合对比。

2.1.1 标志层对比

根据岩性、古生物化石确定矿层对比标志层4个，从上至下分述如下：

（1）B1标志层：

产于长兴组（P3c）的底部，为一层稳定的灰岩，局部含生物碎屑，厚2.42m～9.17m，平均厚6.38m，厚度变化相对较小，延伸稳定，在地表常形成小陡坎，物性特征为高电阻率、低自然伽玛、高伽玛伽玛反映，该灰岩层作为矿系地层（P3l）与上覆长兴组（P3c）的分界标志，同时作为K7、K8矿层对比标志。

（2）B2标志层：

该标志层为区内龙潭组第三段与第二段的分层标志。岩性为灰白色灰岩，厚3.55m～5.71m，平均厚4.41，厚度变化小，延伸稳定，在井田内施工的所有揭露K8、K7矿层钻孔均见该层灰岩。物性特征为高电阻率、低自然伽玛、高伽玛伽玛反映，该灰岩层作为B2标志。

（3）B3标志层：

该标志层为区内龙潭组第一段与第二段的分层标志。岩性为浅灰色生物碎屑灰岩，厚5.67m～19.28m，平均厚10.60m。井田内所有施工钻孔均见此生物碎屑灰岩层，物性特征为高电阻率、低自然伽玛、高伽玛伽玛反映，此灰岩层定为B3，作为K2矿层对比标志。

（4）B4标志层：

该标志层为区内龙潭组第一段与茅口组的分层标志。岩性为浅灰色铝土质粘土岩，厚0.53m～3.62m，平均厚1.67m，该铝土岩层在区域厚度变化小，延伸稳定，物性特征为自然伽马曲线呈高幅值，电阻率曲线呈中、低幅值反映，长源距伽马伽马曲线为低幅值反映。此铝土岩层定为B4标志层。

2.1.2 矿层层间距对比

根据井田内施工的14个钻孔统计，井田内矿层间距变化较小(见表1及图1）。

图1 矿山2-2′勘探线剖面图

表1 矿层层间距统计表

2.1.3 岩层曲线对比

矿层对比主要依据矿岩层的物性特征、曲线的幅度异常、形态异常及特殊形态组合关系等进行对比。井田内主要矿层对比可靠。

K3矿层：矿层人工伽马曲线和三侧向电阻曲线均呈中-高幅值单峰状，自然伽马均呈高幅值单峰状。上距矿层5m左右均发育一层厚约0.7m的矿线，其人工伽马曲线呈高幅值单峰状，矿层顶板自然伽马曲线呈高幅值单峰状，如图2所示。

图2 K2、K3矿层及B3标志层曲线特征对比图

B3标志层：B3标志层为厚约15m左右的灰岩，其视电阻曲线均呈高幅值“箱型”震荡排列，自然伽马曲线呈低幅值，人工伽马曲线呈低幅值。在标志层中部均发育一层砂质泥岩或泥岩，其自然伽马呈中-高幅值，与B3标志层整体自然伽马曲线呈“W”型排列。

K2矿层：矿层人工伽马曲线和自然伽马均呈高幅值单峰状，三侧向电阻曲线呈中-高幅值单峰状。在距K2矿层上方2m～4m发育一层厚度约0.3m的矿线，其自然伽马曲线和人工伽马曲线呈中高幅值尖刺状，幅值较K2层低，矿层顶板一般发育一层厚层灰岩，其三侧向电阻率曲线呈高幅值“箱型”。

辅助标志层：以连续发育且距离间隔相近的多层灰岩为辅助标志层，其人工伽马曲线均呈低幅值，三侧向曲线均呈高幅值单峰状，自然伽马曲线呈低幅值。

K8矿层：矿层人工伽马曲线和三侧向电阻曲线均呈中-高幅值单峰状，自然伽马呈低幅值。上距K8矿层3m左右发育一层厚3m左右的灰岩，其三侧向电阻率曲线呈高幅值宽峰状，且矿层底板下方20m处均发育K7号矿层。详情如图3所示。

图3 K8、K7矿层曲线特征对比图

K7矿层：矿层人工伽马曲线和三侧向电阻曲线均呈中-高幅值单峰状，自然伽马均呈低幅值单峰状。在距K7矿层顶板上方9m左右均发育一层厚约4m左右的灰岩，其三侧向电阻率曲线呈高幅值多峰震荡排列，自然伽马曲线呈低幅值多谷排列。在距K7矿层底板下方3m左右均发育一层厚约10m左右的粉砂岩，其三侧向电阻率曲线呈中-高幅值多峰震荡排列，自然伽马曲线呈中-低幅值多谷排列。

2.2 可采矿层的对比可靠程度

根据标志层、测井物性特征以及矿层的自身特征（厚度、结构、矿质、矿层顶、底板特征等）、矿层层间距进行矿层对比，结果为：

K7矿层：位于龙潭组上部第一层可采矿层，矿层一般不含夹矸，矿层结构简单。上距长兴—大隆组底界（B1标志层）27.56m～47.38m，平均40.79m。矿层的各方法曲线反映为从明显的单峰状渐变到呈较明显的双峰状，对比标志明显，对比可靠。

K3矿层：下距B3标志层11.23m～17.09m，平均厚14.42m，结构较简单，矿层的各方法曲线反映为从明显的单峰状渐变到呈较明显的双峰状。对比标志明显，对比可靠。

K2矿层：上距B3标志层1.72m～5.81m，平均厚4.35m，0～1层夹矸，矿层结构较简单，矿层的侧向电阻率曲线和伽玛伽玛曲线呈无规则的双峰状或单峰状异常，对比标志明显，对比可靠。

3 矿层稳定性评价

本次矿层稳定性评价按“定性为主，定量为辅”的原则，通过对矿层厚度、可采性、结构的变化特征进行定性评价，结合矿层厚度、可采性的定量评价确定矿层的稳定性。

3.1 评价方法

3.1.1 定性评价

井田内K7矿层厚度变化较大，矿层结构较简单，矿质变化中等，属较稳定的全区大部可采矿层；K3矿层厚度变化较大，矿层结构较简单，矿质变化中等，属不稳定的局部可采矿层；K2矿层厚度变化较小，矿层结构较简单，矿质变化中等，属稳定的全区可采矿层。

3.1.2 定量评价

定量评价所采用的指标有：平均值（X），标准差（S），矿层变异系数（V），最低可采厚度（h），矿层稳定程度指数（W）。

（1）矿层可采性：

（面）可采率（P）：P=P′/P，P′—可采面积，P—总面积。

（2）变异系数（V）：

V=S/X，S—矿层厚度标准差；X—矿层厚度平均值。

3.1.3 矿层稳定程度指数（W）

W=H2s/x2(%)，h—最低可采厚度（m）；s—矿层厚度标准离差；x—矿层厚度平均值。

3.2 评价结果

综合上述井田内矿层稳定性定性、定量评价分析，按“定性为主，定量为辅”的原则，评价结果如下：井田内K2矿层厚度变化小，矿层结构简单，矿质变化中等，属较稳定的全区可采矿层；井田内K3矿层厚度变化小，矿层结构较简单，矿质变化中等，属不稳定的局部可采矿层；井田内K7矿层厚度有较大变化，矿层结构较简单，矿质变化中等，属较稳定的大部可采矿层。

4 结语

综上所述，随着近些年矿山开采问题的频繁出现，相关生产企业对矿区矿层地质的勘察分析工作日益重视，采用多种分析评价方法对矿山资源的开采的可行性进行基础调查。本文所述案例经调查分析，矿层结构较为简单，局部为不稳定的可采矿层，在后期生产规划中，需就上述资料做好开采设计工作。